Определение точки росы товарного газа

Товарный газ, получаемый в нашей схеме (поток 8), предназначен для подачи в трубопровод. Необходимо обеспечить определенное значение точки росы этого газа при давлении в трубопроводе, чтобы исключить возможность появления конденсата при транспортировании. Давление в трубопроводе равно 55 бар, а требуемая температура точки росы - -10°С.

Будем действовать по следующей схеме: создадим поток, идентичный по составу потоку 8 (это можно сделать с помощью операции Баланс). Зададим этому потоку давление 55 бар и долю пара, равную 1 - программа рассчитает температуру росы.

1. Дважды щелкните по кнопке Баланс в Кассе объектов. На экране возникнет специализированное окно операции Баланс (Рис. 1.49).

Рис.1.49. Специализированное окно операции Баланс

2. В качестве входного потока задайте поток 8 (можно выбрать из падающего списка). В группе Выходные потоки задайте имя нового потока, например Товарный газ.

3. Перейдите на закладку Параметры и с помощью селективных кнопок задайте Тип баланса – Мольный (Рис.1.50).

Рис.1.50. Выбор типа баланса

4. В результате потоку Товарный газ будет присвоен состав потока 8.

5. Перейдите на закладку Рабочая таблица и задайте для потока Товарный газ долю пара 1 и давление 55 бар. Unisim определит температуру точки росы.

Рассчитанное значение точки росы -16°С удовлетворяет заданным условиям для трубопровода (-10 °С). Закройте специализированное окно операции Баланс и вернитесь в окно графического экрана.

Имейте в виду, что когда мы меняем долю пара, температуру или давление потока Товарный газ, это никак не влияет на расчет всей остальной схемы. Однако, если изменятся какие-либо параметры потока 8, соответствующим образом программа изменит значения параметров потока Товарный газ.

Задание второго смесителя

Для смешения потоков жидкости из двух сепараторов используется смеситель. Чтобы добавить смеситель, выполните следующее:

1. Щелкните по кнопке Смеситель в Кассе объектов.

2. Щелкните по графическому экрану PFD, чтобы поместить смеситель на схему.

3. Нажмите и удерживайте клавишу <Ctrl> на клавиатуре, чтобы временно перейти в режим Соединения объектов.

4. Соедините потоки 2 и 5 со смесителем, как описано выше. Из точки соединения смесителя со всплывающей подсказкой «Product» вытяните новый поток. Программа автоматически присвоит ему имя 9 (Рис.1.51).

5. Отпустите клавишу <Ctrl>, чтобы выйти из режима Соединения объектов.

Рис.1.51. Общий вид схемы в графическом экране

Задание колонны депропанизации

В программе Unisim имеется несколько моделей для расчета ректификационных колонн различной конфигурации: Абсорбер (колонна без дефлегматора и кипятильника), Абсорбер с ребойлером, Абсорбер с дефлегматором, ректификационная колонна (колонна с ребойлером и конденсатором). Мы будем использовать модель Ректификационной колонны. Прежде чем приступить к заданию колонны, убедитесь, что установлен флажок Инспектор ввода на странице Опции закладки Расчет в специализированном окне Настройки, которое Вы можете вызвать, выбрав пункт Настройки... в меню Инструменты.

1. Чтобы задать колонну, дважды щелкните по кнопке Ректификационная колонна в Кассе объектов. На экране появится первая страница Инспектора ввода полной колонны (Рис.1.52).

Рис.1.52. Первая страница Инспектора ввода полной колонны

Инспектор ввода колонны представляет собой последовательность окон, воспользовавшись которыми Вы можете шаг за шагом задать колонну. Тот факт, что вы задали информацию на всех страницах Инспектора ввода означает, что Вы задали всю минимально необходимую информацию для расчета колонны.

Окно Инспектора ввода является модальным, т.е. Вы не можете работать с другими окнами, пока не закончите работу с данным окном.

Поскольку Вы задаете колонну на основе имеющегося шаблона полной колонны, Unisim предлагает значения по умолчанию для различных параметров, например, число тарелок в колонне. Следует заметить, что:

• Параметр Число тарелок в данном случае характеризует число теоретических тарелок, так как в программе Unisim по умолчанию установлено значение эффективности тарелки равное единице. Если будет необходимо перейти к реальным тарелкам, позже Вы можете задать любое другое значение эффективности для каждой тарелки.

• Конденсатор и кипятильник колонны рассматриваются отдельно и не входят в заданное число тарелок колонны.

В нашем примере для моделирования колонны депропанизации 10 теоретических тарелок достаточно, поэтому нет необходимости менять этот параметр.

2. Перейдите в поле ввода Питания и задайте имя потока питания 9 (можно выбрать из падающего списка). Unisim по умолчанию задаст положение тарелки питания в середине тарельчатой секции (Main TS) колонны, в данном случае это 5 тарелка (5_Main TS). Если Вас это не устраивает, измените тарелку ввода питания.

3. В групповой рамке Конденсатор укажите, что конденсатор работает в режиме Полный рефлюкс, т.е. жидкость из конденсатора возвращается в колонну в качестве флегмы, а продукт отбирается в паре.

4. Введите имена выходных потоков колонны, как показано на рисунке (Рис.1.52). После этого станет активной кнопка Далее > - это означает, что вся необходимая информация на данной странице Инспектора ввода задана, и можно переходить к следующей странице.

Рис.1.52. Ввод имен выходных потоков колонны

5. Нажмите на кнопку Далее >, чтобы перейти на следующую страницу - Профиль давления.

6. Введите значения 13 и 14 бар соответственно для Давления в конденсаторе и Давления в ребойлере. Сопротивление конденсатора оставим нулевым.

7. Щелкните мышью по кнопке Далее >, чтобы перейти на следующую страницу.

Хотя Unisim и не требует задания оценок температур, задание хорошего начального приближения обычно приводит к более быстрой сходимости решения.

8. Задайте значения Оценок температуры в конденсаторе и ребойлере, равными 5 °С и 100°С соответственно.

9. Щелкните мышью по кнопке Далее >, чтобы перейти к последней четвертой странице Инспектора ввода. Эта страница позволяет Вам задать значения спецификаций, назначаемых программой автоматически.

В данном случае в качестве спецификаций предлагается Расхода пара и Флегмовое число.

10. Задайте значение Расхода пара, равное 60 000 м³/день и значение Флегмового числа, равное 1.0. Имейте в виду, что поле Единицы расхода относится к расходу пара (в данном случае изменять их нет необходимости).

11. Щелкните мышью по кнопке Готово, и на экране появится специализированное окно колонны (Рис.1.53).

Рис.1.53. Специализированное окно колонны

12. Перейдите на страницу Монитор закладки Данные. Здесь отображается ход расчета, а также Вы можете работать со спецификациями колонны (Рис.1.54).

Рис. 1.54. Страница Монитор закладки Данные

Задание спецификаций колонны

Обратите внимание, что число степеней свободы равно нулю, что означает готовность колонны к расчету. Однако, сейчас отбор пара сверху отмечена как активная спецификация, а мы предполагаем использовать это значение лишь как начальное приближение. Щелкните мышью по флажку Активная в строке спецификации Отбор пара сверху для того, чтобы снять его. Количество степеней свободы увеличится до 1, что означает необходимость задать еще одну активную (т.е. участвующую в расчете) спецификацию. Для нашего примера зададим значение мольной доли пропана в кубовой жидкости колоннь равное 2%.

Для того, чтобы добавить эту спецификацию:

1. Нажмите кнопку Добавить спецификацию в групповой рамке Спецификации. На экране появится окно, в котором перечислены типы спецификаций.

2. Выберите из списка нужный тип спецификации - Доля компонента и нажмите кнопку Добавить (Рис. 1.55). Откроется окно спецификации Доля компонент(а) (Рис.1.56).

3. Задайте имя спецификации - Доля пропана.

4. Перейдите в поле Тарелка и выберите из падающего списка вариант Reboiler.

5. В поле Задано введите значение 0.02 для мольной доли в жидкости.

6. В поле Компоненты выберите из падающего списка пропан.

Рис.1.56. Окно спецификации Доля компонент(а)

7. Закройте это окно, чтобы вернуться в специализированное окно колонны.

Созданная нами спецификация будет добавлена в список спецификаций колонны. Убедитесь, что спецификация Доля пропана есть в списке и является активной. Значение Числа степеней свободы опять стало равным нулю, так что колонна теперь готова к расчету.

Рис.1.57. Окно расчета колонны

8. Чтобы начать расчет колонны, щелкните мышью по кнопке Пуск (Рис.1.57).

Информация на странице Монитор будет меняться и дополняться в процессе расчета колонны. В групповой рамке Профили по умолчанию выводится профиль температур по тарелкам колонны. Чтобы получить профиль давления по колонне или профиль расходов, щелкните мышью по соответствующей селективной кнопке. Чтобы получить более подробную информацию по тарелкам колонны, перейдите на закладку Результаты (например, страница Профили) (Рис.1.58).

Рис.1.58. Закладка Результаты, страница Профили

 

Подсхема колонны

Для детального рассмотрения элементов колонны можно перейти в расчетную среду колонны. Для этого щелкните по кнопке Среда колонны... в нижней части специализированного окна колонны. В расчетной среде колонны можно выполнять следующие действия:

• Просмотреть графический экран (PFD) подсхемы колонны, нажав на кнопку PFD, находящуюся на панели инструментов

• Просмотреть Рабочую тетрадь подсхемы колонны, нажав на соответствующую кнопку на панели инструментов.

• Вызвать специализированное окно колонны (пульт колонны), похожее на окно, с которым Вы уже познакомились, задавая колонну (Рис.1.59).

Рис.1.59. Специализированное окно колонны (пульт колонны)

9. Когда Вы закончите просмотр подсхемы колонны, вернитесь в основную среду, щелкнув по кнопке Родительская схема.

Результаты

1. Откройте Рабочую тетрадь, чтобы увидеть результаты расчета для всей технологической схемы.

2. Перейдите на закладку Streams (Рис.1.60).

Рис.1.60. Закладка Streams